Svingninger er grundlæggende netværksegenskaber og moduleres af sygdom og narkotika. At studere hjerne-slice svingninger tillader karakterisering af isolerede net under kontrollerede forhold. Protokoller om tilberedning af akutte hjernen skiver for at fremkalde CA1 γ svingninger.
Neuronale netværk svingninger er vigtige elementer i hjernens aktivitet i sundhed og sygdom, og kan moduleres af en række klinisk anvendte lægemidler. En protokol er tilvejebragt til at generere en model til undersøgelse af CA1 γ svingninger (20-80 Hz). Disse γ svingninger er stabile i mindst 30 minutter og afhænger excitatorisk og inhibitorisk synaptisk aktivitet udover aktivering af pacemaker strømme. Tetanically stimulerede svingninger har en række reproducerbare og let kvantificerbare karakteristika, herunder spike tæller, oscillation varighed, ventetid og frekvens, der rapporterer på netværket tilstand. Fordelene ved de elektrisk stimulerede svingninger omfatter stabilitet, reproducerbarhed og episodisk erhvervelse muliggør robust karakterisering af netværk funktion. Denne model af CA1 γ svingninger kan anvendes til at studere cellulære mekanismer og systematisk undersøge, hvordan neuronal netværksaktivitet er ændret i sygdom og af medikamenter.Sygdomstilstand farmakologi kan let inkorporeres ved anvendelse af hjerneskiver fra genetisk modificerede eller interventionelle dyremodeller for at muliggøre udvælgelse af lægemidler, som specifikt retter sygdomsmekanismer.
Brain netværk svingninger forekomme inden distinkte frekvensbånd, der korrelerer til adfærdsmæssige tilstande. Hos gnavere hippocampus θ svingninger – er (5 10 Hz) observeret under sonderende adfærd 1,2, mens γ svingninger (20-80 Hz) associeret med forskellige kognitive processer, herunder perception og opmærksomhed 3,4. Synkrone γ netværksaktivitet er også impliceret i patologien af lidelser såsom epilepsi og skizofreni 5,6. For eksempel er γ svingninger menes at svare til områder af kortikale epileptiske foci 5,7,8 og kan anvendes som markører for pharmacosensitivity eller resistens, to vigtige områder af undersøgelsen i epilepsi forskning 9.
Den hippocampale hjerne skive er en model, der har været almindeligt anvendt til at undersøge netværksaktivitet 10-12. Forskellige protokoller er blevet udviklet til at generere γ svingninger i hjernen skiver, der typisk involve farmakologisk modulation såsom lav Mg2 +, 4-aminopyridin (4AP), bicucullin og kaininsyre 12-17. Mangler af farmakologisk udløste svingninger er, at de opstår tilfældigt efter narkotika ansøgning og er ikke pålideligt genereres eller stabile over tid. Elektrisk udløsning γ oscillationer overvinde mange af disse problemer og har også den fordel, at tidsmæssigt låst til stimulerende begivenhed giver mulighed for episodisk registrering og analyse. Her en protokol er beskrevet til frembringelse af CA1 γ svingninger ved at levere en tetanic stimulation til stratum Oriens i hippocampale udsnit.
En robust metode til at generere CA1 γ svingninger i akutte hjernen skiver er beskrevet. Svingninger genereret udspringer fra en lokal kreds muliggør en bedre mulighed for at styre og forstå neurofysiologiske grundlag af net svingninger 12. AMPA-receptorer, GABAA-receptorer, I h og T-typen Ca2 + kanaler er alle nødvendige for γ svingninger i denne model. Mens de lokale CA1 oscillationer beskrevet her kan robust genereret afhænger sikre, at hjernen skiver er sunde. Et afg…
The authors have nothing to disclose.
Supported by APA to RJH, NHMRC program grant 400121 to SP, and NMHRC fellowship 1005050 to SP. CAR acknowledges the support of the ARC (FT0990628) and the DOWD fellowship scheme. The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health is supported by Victorian State Government infrastructure funds.
4-(N-Ethyl-N-phenylamino)-1,2- dimethyl-6-(methylamino) pyrimidinium chloride (ZD7288) | Sigma-Aldrich | Z3777 | |
Biuculline | Sigma-Aldrich | 14340 | |
6-cyano-7-nitroquinoxa- line-2,3-dione (CNQX) | Sigma-Aldrich | C127 | |
Nickel | Sigma-Aldrich | 266965 | |
Carbamazepine | Sigma-Aldrich | C4024 | |
(2R)-amino-5-phosphonopentano-ate (APV) | Tocris Bioscience | 0105 | |
Retigabine | ChemPacific | 150812-12-7 | |
Choline-Cl | Sigma Aldrich | C1879-5KG | |
KCl | Sigma Aldrich | P9333-500G | |
NaH2PO4 | Sigma Aldrich | S9638-250G | |
NaHCO3 | Sigma Aldrich | S6297-250G | |
NaCl | Sigma Aldrich | S7653-5KG | |
Glucose | Sigma Aldrich | G8270-1KG | |
CaCl2.2H2O | Sigma Aldrich | 223506-500G | |
MgCl2.6H2O | Sigma Aldrich | M2670-500G | |
Electrode glass | Harvard Apparatus | GC150F-10 | |
Concentric bipolar stimulating metal electrode | FHC | CBBPF75 | |
Digital Isolator | Getting Instruments | Model BJN8-9V1 | |
Model 1800 amplifier | A-M systems | Model 1800 amplifier | |
Digitizer | National Intruments | NI USB-6211 | |
Vibrotome | Leica | VT1200s |